反应工程复习题

化环09030904反应工程复习大纲

一. 填空题

1.化学反应速率可以表为(?rA)??dCA前提是▁▁▁▁。（反应体积恒定 考点：反应速率的定义，恒容） dt2.化学反应过程按操作方法分为_______、_______、_______操作。（间歇操作、连续操作、半间歇操作）（理解连续与间歇）

3. aA + bBpa（考点：反应物和产物的速率之比等于pP + sS对于反应，则rP?_______(?rA)。（）

其化学计量系数之比）

4化学反应速率式为?rA?KCCACB，用浓度表示的速率常数为KC，假定符合理想气体状态方程，如用压力表示的速率常数KP，则KC=_______KP。（(RT)(???)??）（以浓度表示的速率常数与分压速率常数的换算关系）

5在构成反应机理的诸个基元反应中，如果有一个基元反应的速率较之其他基元反应慢得多，该步骤的反应速率即代表整个反应的速率，其他基元反应可视为处于_______。（拟平衡态） （考点：理解拟平衡态、速率控制步骤的定义，用于推导非基元反应动力学）

P(主)A6如果平行反应

S(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性应_______。(提高温度)（考

点：主反应活化能大于副反应活化能，升温提高选择性，反之则反，还应注意主反应级数高于副反应级数时应采用高浓度操作，对应应该采用什么样的加料方式或什么类型的反应器？） 7一级连串反应AK1PK2S在平推流反应器中，为提高目的产物P的收率，应______k2/k1。（降

低）（考点：提高连串反应选择性的途径，还包括间歇反应釜中的最佳反应时间和连续反应器的体积（OR空时OR停留时间）问题）

8气体在固体表面上的吸附中物理吸附是靠_______结合的，而化学吸附是靠_______结合的。物理吸附的吸附热要_______化学吸附热，物理吸附是_______分子层吸附，而化学吸附是_______分子层吸附（范德华力、化学键力、小于、多、单）（考点：比较物理和化学吸附的区别，包括结合力）吸附层数，吸附热等区别） 9气体在固体表面上发生吸附时，描述在一定温度下气体饱和吸附量与吸附压力（或吸附物质在相中浓度）的关系式称为_______。（吸附等温方程）（吸附等温式的定义，注意是饱和吸附量） 10.在轴扩散模型中，彼克莱准数

uLPe?_______，

（）Pe很大时，即扩散系数相对非常小，反应器中物料De的流动形态接近______。（平推流或活塞流）

11.在轴扩散模型中，彼克莱准数愈大轴向返混程度就_______。（愈小）

12对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当孔径较大时，扩散阻力是由分子间碰撞所致，这种扩散通常称为_______。[分子扩散（容积扩散）]

13对于多孔性的催化剂，分子扩散很复杂，当微孔孔径在约0.1um时，分子与孔壁的碰撞为扩散阻力的主要因素，这种扩散称为_______。（努森扩散）（分子扩散的四种形式和区别）

14气—固相催化反应的西勒模数=_______，它是表征内扩散影响的重要参数，其中L定义为_______。

kcbn-1（L，催化剂颗粒的特征长度）（西勒模数的定义，含义，表达了什么？并且注意与坦克莱准数进行

De深刻对比，记住球形和圆柱形催化剂颗粒的特征长度各为多少）

15. 工业催化剂的三个要求是：_______、_______、_______。（活性好、选择性高、寿命长）

16具有良好搅拌装置的釜式反应器按_______反应器处理，而管径小，管子较长和流速较大的管式反应器按_______反应器处理。（全混流反应器、平推流）（要深刻理解全混流与平推流的特征，什么情况下，工业反应器可以近似用CSTR，什么时候可用PFR近似处理）

17全混流反应器的空时τ是_______与_______之比。（反应器的反应体积、进料流体的体积流量，同时还要理解空速和平均停留时间的概念，注意空速中的体积流量是标态下，而非空时中的反应器进口状态下的体积流量，要注意物料PFR中的停留时间即为物料在PFR中的反应时间，由此理解为什么恒容反应时，空时相当于间歇反应器中的反应时间）

18对于恒容的平推流管式反应器_______、_______一致。（平均停留时间、、空时。考点与上题一致，） 19.对于循环操作的平推流反应器，当循环比β→0时为_______反应器，而当β→∞时则相当于_______反应器。（平推流、全混流）（如何理解循环反应器是PFR与CSTR相互转化的范例）

20对于反应级数n＞0的反应，为降低反应器容积，应选用_______反应器为宜。（平推流）

（比较CSTR和PFR所需要的体积，通过作图很直观，一个的空时是曲线下面的面积，一个是矩形的面积） 21平推流管式反应器t?t时，f（t）=_______。（∞） 平推流管式反应器t?t时，f（t）=_______。（0） 平推流管式反应器t?t时，F（t）=_______。（1） 平推流管式反应器t＜t时，F（t）=_______。（0）

2??_______。?平推流管式反应器其f（θ）曲线的方差（0） 2?平推流管式反应器其f（t）曲线的方差t?_______。（0）

1?te全混流反应器t=0时f（t）=_______。（t）

2??_______。?全混流反应器其f（θ）曲线的方差（1） 22?全混流反应器其f（t）曲线的方差t?_______。（t）

t（要深刻理解停留时间分布（是一个比值，在0与1之间），分布密度（是分布函数对时间的一次导），平均停留时间（数学期望）和方差（离散度）的定义，能画出平推流和全混流的F，f函数图形，并能深刻理解，注意PFR中的f函数是一个狄拉克函数，注意CSTR中在反应器内停留时间小于平均停留时间的粒子所占的分率）

PFR的f（t）和F（t）

??f(t)???0F(t)??tt?t t?0t?t t?t0?1f(t)dt???0?t2?(t?t)2?0???2

CSTR的f（t）和F（t）

?t/t1?t/te F(t)?1?e tf(t)??t2?t2 ??2?1

22脉冲示踪法测定停留时间分布首先求得的曲线为_______。（f（t）曲线）

CA阶跃示踪法测定停留时间分布C0对应曲线为_______。（F(t)曲线）（两种主要方法，并且首先易得到哪个曲

线）

23微观流体混合的混合态称为_______。（非凝集态或非离析态或最大混合态，与之对应的是离析流，即宏观流体）

若流体是分子尺度作为独立运动单元来进行混合，这种流体称为_______。（微观流体）

若流体是以若干分子所组成的流体微团作为单独的运动单元来进行微团之间的混合，且在混合时微团之间并不发生物质的交换，微团内部则具有均匀的组成和相同停留时间，这种流体称为_______。（宏观流体） 宏观流体混合的混合态称为_______。（凝集态或离析流）（微观和宏观流体的定义，离析（凝集）流） 24固定床中催化剂不易磨损是一大优点，但更主要的是床层内流体的流动接近于平推流，因此与返混式的反应器相比，可用_______的催化剂和_______的反应器容积来获得较大的生产能力。（较少量、较小）（固定床的其它优点和缺点，特征）

25气—固相催化反应的西勒模数的大小可判别内扩散的影响程度，西勒模数愈大，则粒内的浓度梯度就_______，反之，西勒模数愈小，内外浓度愈近于_______。（愈大、均一），坦克莱准数表示_______与_______之比，坦克莱准数越大，则外扩散效率因子_______，外扩散对催化剂颗粒内化学反应的影响越_______（极限化学反应速率、极限外扩散速率、越小、越严重）（西勒模数的特征，西勒模数与内扩散效率的关系，同时要注意对比坦克莱准数与外扩散的关系，是类似的）

26在气—固相催化反应中，反应速率一般是以单位催化剂的重量为基准的，如反应A→B，A的反应速率的定

义为_______。（

?rA??1dnA?Wdt）（催化反应的速率定义式，因为反应在催化剂表面进行，所以用催化剂的

质量替代普通速率式中的反应体积V，当然也可以用催化剂颗粒的堆体积或净体积等表示）

kcbn-127气—固相催化反应的西勒模数Φ=L，它是表征内扩散影响的重要参数，数值平方的大小反映了De_______与_______之比。（最大反应速率、最大内扩散速率，此处可以把西勒模数改为坦克莱准数而考察，注意比较）

28活化能的大小直接反映了______________对温度的敏感程度。（反应速率）（反应速率与活化能和反应级数的关系）

29 对于气—固相催化放热反应，通常催化剂颗粒内部与催化剂颗粒外表面的温差_______，催化剂颗粒外表面与气相主体间的温差最大可达到_______。（较小，一个绝热温升）（要注意气固相催化反应时，内外扩散造成的温差大小，尤其要注意外扩散严重时，气相主体与催化剂颗粒外表面的温差较大）

30 摩尔收率与转化率及选择性的关系为_______（收率=转化率×选择性）（考点：三者的定义，联系和区别，注意收率的基准问题，摩尔收率为什么小于1，质量收率为什么可能大于1？可能以选择题的形式全面考察） 31. 在建立数学模型时，根据基础资料建立物料、热量和动量衡算式的一般式为_______。（反应消耗量+累积量=输入量-输出量，注意连续流动反应器稳态操作时，累积量为零，而间歇反应器无进料和出料，所以输入输出都为零，三种理想流动反应器的物料衡算方程一定要牢记，并能随手写出，才能熟练完成计算题） 32.反应器的热稳定性是指反应器_______能力的大小，这种扰动是_______的。反应器的灵敏性是指参数波动时，_______的大小，这种参数波动是_______的。（抗干扰、瞬时、系统状态变化、持续性）（反应器的热稳定性与灵敏性的定义和区别）

33.反应器设计和操作通常要求：_______、_______和_______。（定态、热稳定、不灵敏）

dQrdQg?34.催化剂颗粒或反应器热稳定的必要条件为：_______（移热速率线斜率>放热速率线斜率或 dTdT35. 在同一操作条件下，可以有2个或2个以上操作状态，均满足定态条件：放热速率=移热速率，这种现象称为_______（多态），处于高温下的操作点称为_______，处于低温的则称为_______（高态、低态）

36.绝热式固定床反应器对绝热的理解为：_______和_______（与外界无热交换、反应放热完全由反应物系自身吸收），对绝热式固定床反应器，当体系绝热温升_______或物料进口温度_______或穿过催化剂床层气体线速度_______时，床层越容易着火（越大、越高、越小）

37.反应器热交换中，要求采用_______传热面积或_______温差进行换热，有利于反应器的热稳定。（大、小） 38．气固催化反应时，若气相主体温度较小幅度的提高，引起催化剂颗粒表面温度的猛增，这种现象称为催化剂颗粒_______，对应颗粒着火时_______的温度，称为催化剂颗粒的临界着火温度。（着火、气相主体）（注意催化剂颗粒的临界着火温度定义为颗粒着火时对应的气相主体温度，而不是催化剂颗粒表面温度，与临界熄火温度、CSTR或PFR的飞温或熄火进行比较复习）

39.固定床反应器在上操作区（高温区、扩散控制）进行操作时，气相主体温度与催化剂颗粒表面的温差最大可达到_______（一个绝热温升）

40.非理想流动不一定是由返混造成的，返混造成了_______和反应物浓度的降低。（停留时间分布）

二．选择题

1化学反应CO?3H2?CH4?H2O，其中化学反应计量系数为-1的是哪种物质______。（A） A. CO B. H2 C. CH4 D. H2O （计量系数的定义，正负号，注意，反应物的化学计量系数为负，而生成物为正） 2对于反应aA + bBpP + sS，则rP?_______(?rA)。（A）（加绝对值）

pa|a|pA. |a| B. a C. p D. p

3气相反应4A + B → 3R + S进料时无惰性气体，A与B以3∶1的摩尔比进料，则膨胀因子?A=_______。（C） A. 1/4 B. 2/3 C. –1/4 D. –2/3 （膨胀因子的定义，注意，膨胀因子表示一摩尔该物质完全转化，引起系统体积的变化） 4反应C4H102C2H4 + H2，k?2.0s?1，则反应级数n=_______。（B）

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3

?15反应A + B → C，已知k?0.15s，则反应级数n=_______。（B）

A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 （能够从单位上反推反应级数）

P(主)A6如果平行反应

S(副)均为一级不可逆反应，若E主＞E副，提高选择性应_______。（C）

A. 提高浓度 B. 降低浓度 C. 提高温度 D. 降低温度

7一级连串反应A → P → S在全混流釜式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的最优空时?opt?_______。（D）

ln(K2/K1)1ln(K2/K1)ln(K1/K2)A. K2?K1 B. K2?K1 C. K1K2 D. K1K2

8一级连串反应A → P → S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间（C）

ln(K2/K1)1ln(K2/K1)ln(K1/K2)A. K1K2 B. K2?K1 C. K2?K1 D. K1K2

topt?_______。

（连串反应的最佳反应时间，由此可求得最佳反应器体积，要注意对CSRT，结论是不一样的，因为CSTR的物料衡算方程与PFR不一样） 9一级不可逆液相反应A2R，CA0?2.30kmol/m，出口转化率

3xA?0.7，每批操作时间

3t?t0?2.06h，装置的生产能力为50000 kg产物R/天，MR=60，则反应器的反应体积V为_______m。（C）

A. 19.6 B. 20.2 C. 22.2 D. 23.4 （能进行间歇反应器体积的计算，间歇反应器的反应体积决定于一批物料的体积） 10对于反应级数n＜0的不可逆等温反应，为降低反应器容积，应选用_______。（B） A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 循环操作的平推流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 （注意级数小于0，如果大于0呢？应该选用PFR） 11于可逆吸热反应，为提高反应速率应_______。（C）

A. 提高压力 B. 降低压力 C. 提高温度 D. 降低温度

P(主)A12对于单一反应组分的平行反应应器为_______。（A）

S(副)，其瞬间收率?P随CA增大而单调增大，则最适合的反

A. 平推流反应器 B. 全混流反应器

C. 多釜串联全混流反应器 D. 全混流串接平推流反应器 （为提高收率，应该在高浓度下操作，所以选择平推流）

13反应级数n=_______时微观流体和宏观流体具有相同的反应结果。(C) A. 0 B. 0.5 C. 1 D. 2

（一级反应的特殊性，一级往往是一个分界点，由此请自己归纳出至少3点以上一级反应的特殊性，均可能考到，比如一级反应转化率与反应物初始浓度无关） 14下列属于理想吸附等温方程的是_______。（A）

A. Langmuir型 B. Freundlich型 C. Temkin型 D. BET型 15．下列不属于Langmuir型等温吸附的假定的是_______。（B）

A. 均匀表面 B. 多分子层吸附 C. 分子间无作用 D. 吸附机理相同

（理想吸附的概念，L型的吸附方程的成立的前提条件，即将复杂的吸附过程进行模型化简化的方式）

kcbn-116．气固催化反应的内扩散模数Φ=L，其中L为特征长度，若颗粒为圆柱形则L=_______。（C）

DeA. 厚度/2 B. R C. R/2 D. R/3

（L表示催化剂颗粒的特征长度，L增大或减小对西勒模数的影响，进而影响内扩散效率）

18. 对于气—液相反应中等速率反应，为提高反应速率，使其转变为快反应应选用_______装置。（D） A. 填料塔 B. 喷洒塔 C. 鼓泡塔 D. 搅拌釜

（不同反应速率的气液反应，有对应的适合的反应器，主要处决于反应时间的长短即气液两相接触时间的长短，A快， B瞬间，C慢，D可快可慢，应用较广，搅拌剧烈时可加快慢反应）

19.工业上进行的化学反应，原料中反应物摩尔量之比一般不符合化学计量关系，例如甲烷水蒸气催化转化反

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